(热力学与统计力学)3z热力学基础3.ppt

1第九章第九章第九章§ 8-1 准静态过程§ § 8-1 8-1 准静态过程准静态过程热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律 2 一、什么是热力学系统一、什么是热力学系统一、什么是热力学系统热力学研究的对象为热力学系统。热力学系统可以是气体、液体、固体。本章主要研究理想气体。二、什么是热力学过程二、什么是热力学过程二、什么是热力学过程热力学系统的状态随时间变化的经历为热力学过程。三、什么是准静态过程三、什么是准静态过程三、什么是准静态过程热力学过程中所经历的各个状态都由热平衡态构成的过程,为准静态过程。 3 如果其中有一个状态为非平衡态,则此过程不是准静态过程。如果系统进行的速度过快,系统状态发生变化后,还未来得及恢复新的平衡态,系统又发生了变化,则该过程也不是准静态过程。例如: 气缸活塞压缩的速度过快,气体的状态发生变化,还来不及恢复, P、 V、 T 无确定关系,则此过程为不是准静态过程。F 4 准静态过程中,变化是缓慢进行的,平衡打破后,必须等待重新达到平衡后再发生下一次变化。气体的各状态参量都有确定的值, 可在 P~ V 图上作出连续的过程曲线。 PoV B A 52 2、功、功热量内能热量内能 6 例如: 气缸内的气压大于外界大气压,气体膨胀推动气缸活塞对外作功。 ? cos Fdr dA A ba ba????由功的定义: 一、功一、功一、功系统通过做功将热能转化为其它能量。系统作功是通过物体作宏观位移来完成的。 dx S FP?压强 Fdx dA?元功 PSdx ? PdV ? P dV S F7 P~V 图中曲线下的面积为功 3 3. .在在 P~V P~V 图中曲线下的面积为功图中曲线下的面积为功 1V o PV 2V 12 dV P 曲线下的面积: PdV VV? 21功的大小不仅取决于系统的始末状态,且与系统经历的过程有关, 4 4. .功是过程量功是过程量?A Fdx dA?如果体积变化从 V 1→V 2,在整个过程中气体作功为: 元功 PdV dA A VV ba???? 21 PSdx ? PdV ? 8 从图中可看出, 1→2与 1→a→2两个过程的始末状态相同,但过程曲线不同, 两条曲线下的面积不同,则作功也不同。 1V o PV 2V 12 二、热量二、热量二、热量热量是从高温物体向低温物体传递的能量。热量是过程量。用 Q表示向系统传递的热量: 热量是能量的一种形式。热功当量 1 卡= 焦耳(见 P103 ) Q>0 表示系统吸收热量。 Q<0 表示系统放出热量。 a9 三、内能、内能增量三、内能、内能增量三、内能、内能增量 RT imE2??△E 从初态到末态气体内能的变化。 12EEE??? TR imE???2?) 12(2 TTR im???单原子分子气体 i =3 双原子分子气体 i =5 多原子分子气体 i =6 103 3、热力学第、热力学第一定律一定律